Ядра всех атомов данного элемента имеют одно и то же число протонов (Z), но содержание нейтронов, а соответственно, и массовое число (А) в них могут отличаться. Например 36oZn, 3606Zn, 3,1 Zn, 3608Zn, ^ Zn.
Элементы, в ядрах атомов которых содержится различное число нейтронов, но одинаковое число протонов, называются изотопами. С их открытием по-новому было сформулировано понятие химического элемента: это вид атомов, имеющих одинаковый заряд ядра. В настоящее время известно 111 химических элементов. Пример: изотопы водорода - протий H, дейтерий 21H, тритий 3H.
Масса ядра всегда меньше арифметической суммы масс протонов и нейтронов, входящих в его состав. Разница между ними называется дефектом массы. Дефект массы соответствует энергии ядра, которая выделяется при образовании ядра из отдельных протонов и нейтронов, и может быть рассчитана на основе соответствующего закона Эйнштейна (см. 1.1):
Пример: при образовании ядра гелия из двух протонов и двух нейтронов выделяется огромное количество энергии - 28МеВ. Отсюда, средняя энергия связи на один нуклон составляет примерно 7 МэВ. Эта энергия в миллионы раз превышает энергию связи атомов в молекуле («5eB). Поэтому при химических превращениях веществ атомные ядра не меняются.
В настоящее время известно около 300 устойчивых и 1500 неустойчивых радиоактивных ядер.
Впервые естественная радиоактивность была открыта в 1896 г. А. Беккерелем для урана и его соединений. Явление самопроизвольного распада природных тяжелых элементов, сопровождается излучением высокой проникающей способности и большой энергии, называется естественной радиоактивностью.
В 1934 г. И. Кюри и Ф. Жулио-Кюри открыли искусственную радиоактивность. В результате ядерных реакций ядра 283 Ra, что есть изотопами Висмут, распадаются с образованием а, ß, в лучей.
а-частицы - поток ядер гелия (2H2 +);
ß-частицы - поток электронов (масса электрона в 1836 раз меньше массы протона);
Y-лучи - почти не имеют массы. Это электромагнитное излучение с длиной волны 10-1 A0, и меньше. Они не имеют заряда, но имеют большую проникающую способность и создают большую ионизирующую, химическую и биологическую действие.
Согласно современной теории атомное ядро имеет оболочечную строение. Протоны и нейтроны независимо друг от друга заполняют ядерные слои и подслои, подобно тому, как это наблюдается в электронной облаке атома.
(На самостоятельную проработку выносятся: ядерные реакции, закон радиоактивного распада, единицы радиоактивности).